達(dá)員工技能培訓(xùn)-開關(guān)電源基本原理與設(shè)計(jì)(已修改)
2025-01-19 01:35 本頁面
【正文】 開關(guān)電源基本原理與設(shè)計(jì)介紹 Summary ? 基本原理介紹 ? 開關(guān)電源中的相關(guān)設(shè)計(jì) 基本原理介紹 ? DCDC變換器主要架構(gòu)及其拓補(bǔ) ? EMI 部分 ? PFC 部分 ? 同步整流部分 ? 均流技術(shù) ? 保護(hù)與控制線路 SPS基本原理框圖 基本原理簡介 一般由三部分組成 :一是輸入回路 .二是輸出回路 .三是控制回路 . 輸入回路由 EMI濾波電路 .高壓整流濾波 .隔離變壓器初級(jí)和高壓方波切割元件所組成，其與電網(wǎng)直接連接高電壓 .輸出回路由隔離變壓器次級(jí) .低壓整流濾波 電路所組成，其與控制回路都由低壓電子元器件組成 .輸入回路與輸出回路兩者 間採用隔離變壓器進(jìn)行隔離確保人身與低壓電子器件之安全，這樣不僅達(dá)到高 低電壓隔離 ,還做到高低電壓的轉(zhuǎn)換功能 . 工作原理 交流輸入電壓 (AC)經(jīng) EMI濾波電路濾波一些電網(wǎng)來的干擾與雜訊後 , 直接予以整流與濾波得到高壓直流 (DC).再將直流高壓進(jìn)入方波切割器件 (MOSFET)中 ,切割成 20~200KHZ的高頻電壓方波信號(hào) .該方波信號(hào)進(jìn)入隔離變壓器初級(jí) ,而由次級(jí)所感應(yīng)出的低壓交流電勢經(jīng)整流濾波後 ,得到低壓穩(wěn)定直流輸出 ,供給負(fù)載 .不管輸入電壓有無變化或輸出負(fù)載是否變動(dòng) ,都要保持輸出直流電壓的穩(wěn)定 .因此 ,經(jīng)直流輸出監(jiān)控電路對(duì)輸出電壓加以監(jiān)控 ,並把信號(hào)回饋給 PWM邏輯控制電路調(diào)整占空比 .從而調(diào)整輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定效果 .當(dāng)負(fù)載發(fā)生故障 (如 :短路 ,過載等 )時(shí)可通過保護(hù)電路把信號(hào)迅速回饋給 PWM邏輯控制電路使方波切換元件停止工作 ,達(dá)到保護(hù)的功能 . Boost DCDC變換器主要架構(gòu) peak drain current .peak drain voltage 2. Boost (step up) Ideal transfer function Diode voltages (vrm Average diode currents Boost變換器工作狀態(tài) Boost DCDC變換器主要架構(gòu) DPS350MB A BOOST CIRCUIT Buck DCDC變換器主要架構(gòu) (step down) peak drain current Ideal transfer function peak drain voltage Average diode currents Diode voltages (vrm) Buck變換器工作狀態(tài) Buck變換器工作原理 當(dāng) S關(guān)閉時(shí) ,電流就會(huì)順向地流經(jīng)電感器 L,此時(shí)在負(fù)載上就會(huì)有帶極性的輸出電壓產(chǎn)生 ,如上面圖 2所示 ,當(dāng)開關(guān)打開時(shí) ,電感器 L會(huì)改變磁場 ,二級(jí)體 D則為順向偏壓狀態(tài) ,因此在電容器 C中就會(huì)有電流流過 ,因此在負(fù)載 RL上輸出電壓的極性仍是相同的 ,一般我們稱此二級(jí)體 D為飛輪二級(jí)體 . 由于此種轉(zhuǎn)換動(dòng)作 ,使得輸出電源是一種連續(xù)而非脈動(dòng)電流形式 ,相對(duì)的由于開關(guān) S在 ON/OFF之間改變 ,所以輸入電流則為不連續(xù)形式 ,也就是所謂的脈動(dòng)電流形式 . Buck DCDC變換器主要架構(gòu) ? 實(shí)際舉例 DPS350MB A BUCK CIRCUIT Buckamp。Boost DCDC變換器主要架構(gòu) Voltage and current waveforms Buck Boost BUCKBUST(FLYBACK)變換器 ? 原理圖 BUCKBUST(FLYBACK)變換器 ? 工作狀態(tài) BUCKBUST(FLYBACK)變換器 ? 工作原理 當(dāng)電路中的開關(guān) S關(guān)閉時(shí) ,電流就會(huì)流經(jīng)電感 L,並將能量儲(chǔ)存于其中 ,由于電壓極性的關(guān)系 ,二級(jí)體 D是在逆向偏壓狀態(tài) ,此時(shí)負(fù)載電阻 RL上就沒有電壓輸出 . 當(dāng)開關(guān) S打開時(shí) ,由于磁場的消失 ,電感 L呈逆向極性 ,二級(jí)體 D為順向偏壓 ,環(huán)路中則有 Ic感應(yīng)電流產(chǎn)生 ,因此負(fù)載 RL上的輸出電壓極性正好和輸入電壓極性相反 ,由于開關(guān) ON/OFF的作用 ,使得電感器的電流交替地在輸入與輸出間 ,連續(xù)不斷的改變其方向 ,不過這二者電流都是屬于脈動(dòng)電流形式 . 所以該變換器電路中 ,當(dāng)開關(guān)是在導(dǎo)通周期時(shí) ,能量是儲(chǔ)存在電感器裏 ,反之 ,當(dāng)開關(guān)是在打開周期時(shí)能量會(huì)轉(zhuǎn)移至負(fù)載上 . Isolated Forward DCDC變換器拓補(bǔ) 3. Isolated Forward Ideal transfer function
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